(57)【要約】【課題】  遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い波長選択性位相変換子を実現すること、及びそれを有する光学系を得ること。【解決手段】  偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換帯域と、該偏光変換帯域とは異なり、偏光した入射光の偏光方向を変換することなく透過する非偏光変換帯域とを波長帯域毎に分けて出射させる波長選択性位相変換子において、  該波長選択性位相変換子は正分散を有する２以上の位相子をそれらの光学軸が互いに異なるように積層して構成されていることを特徴とする波長選択性位相変換子。【選択図】  図５
2005157110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光のうち、偏光変換帯域の光の偏光方向を実質的に９０度変換し、該偏光変換帯域とは異なる非偏光変換帯域の光の偏光方向を実質的に変換させずに射出する波長選択性位相変換子であって、
該波長選択性位相変換子が、使用波長帯域全域における長波長化に伴い複屈折量が大きくなる正分散を有する第１の位相子と使用波長帯域全域における長波長化に伴い複屈折量が大きくなる正分散を有する第２の位相子を有しており、
前記第１の位相子の光学軸の方向と前記第２の位相子の光学軸の方向とが、互いに異なることを特徴とする波長選択性位相変換子。
【請求項２】
前記第１の位相子の光学軸の方向と前記第２の位相子の光学軸の方向とが、前記入射光の進行方向に垂直な平面に平行であって、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の波長選択性位相変換子。
【請求項３】
使用波長帯域全域内に偏光変換帯域及び非偏光変換帯域がそれぞれ１以上有することを特徴とする請求項１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項４】
前記偏光変換帯域と前記非偏光変換帯域は、可視領域内に少なくとも１つずつ存在することを特徴とする請求項１又は２記載の波長選択性位相変換子。
【請求項５】
偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、１つ又は２つの波長帯域を偏光変換帯域とし、該偏光変換帯域以外の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項６】
偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、赤色の波長帯域を偏光変換帯域とし、青色の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項７】
偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、青色の波長帯域を偏光変換帯域とし、赤色の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴とする請求項１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項８】
前記２以上の位相子のうち、１以上の位相子は、
Δｎ（４００）を波長４００ｎｍにおける複屈折
Δｎ（５５０）を波長５５０ｎｍにおける複屈折
Δｎ（７００）を波長７００ｎｍにおける複屈折とするとき、
【数１】
2005157110.tif 000023
且つ
【数２】
2005157110.tif 000024
の式を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項９】
前記２以上の位相子のうち、１以上の位相子は、
Δｎ（４００）を波長４００ｎｍにおける複屈折、
Δｎ（５５０）を波長５５０ｎｍにおける複屈折、
Δｎ（７００）を波長７００ｎｍにおける複屈折とするとき、
【数３】
2005157110.tif 000025
且つ
【数４】
2005157110.tif 000026
の式を満たすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１０】
偏光した入射光の偏光方向を偏光変換することなく透過する非偏光変換光成分の透過率に対する偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換光成分の透過率の比が、偏光変換帯域でおよそ１００以上、非偏光変換帯域でおよそ０．０１以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１１】
前記位相子は、構造性複屈折を有する構造体であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１２】
前記構造性複屈折を有する構造体は、使用する波長帯域全域において０次回折格子であることを特徴とする請求項１１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１３】
波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、格子を周期的に１次元方向に配列した１次元構造からなる格子構造より成ることを特徴とする請求項１２に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１４】
Λを前記１次元格子構造の格子周期、
λを使用波長の最短波長
ｎを波長λにおける媒質の屈折率とするとき、
【数５】
2005157110.tif 000027
の式を満たすことを特徴とする請求項１３に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１５】
ＦＦを前記位相子の２つの媒質が交互に規則的に並んだ格子構造において、周期方向における格子周期Λに対する第１媒質の幅の割合で与えられる充填率とするとき、
【数６】
2005157110.tif 000028
の式を満たすことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１６】
ＦＦを前記位相子の２つの媒質が交互に規則的に並んだ格子構造において、周期方向における格子周期Λに対する第１媒質の幅の割合で与えられる充填率とするとき、
【数７】
2005157110.tif 000029
の式を満たすことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１７】
前記構造体が使用波長帯域において実質等方性且つ透明な基板上に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１８】
前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、厚さ方向に隣接し、密着していることを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項１９】
前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、異方性高分子フィルムであることを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項２０】
前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、厚さ方向に隣接し、有機溶媒で溶接されていることを特徴とする請求項１９に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項２１】
前記２以上の位相子の各位相子は、光学軸方向が揃った複数の位相子に分割されて構成されることを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項２２】
前記波長選択性位相変換子の入出射面に反射防止機能を有する構造体を付加したことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の波長選択性位相変換子。
【請求項２３】
請求項１乃至２２いずれか１項に記載の波長選択性位相変換子を光路中に有していることを特徴とする光学系。
【請求項２４】
前記光学系は物体を所定面上に投影する投影光学系であることを特徴とする請求項２３に記載の光学系。
【請求項２５】
前記光学系は反射型液晶表示素子に基づく画像を所定面上に投射する投影光学系であることを特徴とした請求項２４に記載の光学系。
【請求項２６】
複数の画像形成素子と、複数の請求項１乃至２２いずれかに記載の波長選択性位相変換子とを有しており、光源からの光を用いて前記複数の波長選択性位相変換子のうちの１つを介して前記複数の画像形成素子を照明し、該複数の画像形成素子からの光を前記複数の波長選択性位相変換子のうちの別の波長選択性変換子を介して被投影面に投影することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換帯域と該偏光変換帯域とは異なり、偏光した入射光の偏光方向を変換することなく透過する非偏光変換帯域とを波長領域毎に分けて出射させる波長選択性位相変換子およびそれを用いた光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より偏光した可視光のうち特定波長帯域の偏光の偏光方向を９０°変換して透過し、補色の関係にある波長帯域の偏光の偏光方向を変換しないで透過する波長選択性位相変換子が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に開示されている波長選択性位相変換子は複数の異方性高分子フィルムを用いた位相子を配向角度を変化させて積層した構造より成っている。又、異方性高分子フィルムを積層した波長選択性位相変換子を用いて投影像の明るさを向上させた反射型液晶投影装置が知られている。
【特許文献１】ＷＯ９６／３７８０６号公報
【特許文献２】特表２００２−５４４５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている波長選択性位相変換子は、個々の位相子の実施例として複屈折波長分散が波長の長波長化に伴って小さくなる負分散を有するポリカーボネートを用いた異方性高分子フィルムを用い、これを積層した構造より成っている。
【０００５】
複屈折波長分散は通常、使用材料に依存する。一般には、使用材料が制限される為に、波長選択性位相変換子の光学特性が制限されている。波長選択性位相変換子として特に重要な特性の１つに、波長領域に応じて偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換光成分、または偏光した入射光の偏光方向を変換することなく透過する非偏光変換光成分が、偏光変換帯域から非偏光変換帯域へ、又は非偏光変換帯域から偏光変換帯域へ遷移する遷移帯域幅の大小がある。
【０００６】
この他の特性として、非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）の大小がある。
【０００７】
遷移帯域幅が広く、又前述の透過率の比（ｔ偏／ｔ非）が偏光変換帯域と比偏光変換帯域で適切な値を有していない特性の波長選択性位相変換子を用いると、偏光変換が不十分となり、例えば、該波長選択性位相変換子を光路中に用いた光学系、特に反射型液晶表示素子用の投影光学系を用いると、もれ光が発生し、投影像のコントラストの低下や色純度の低下につながっている。
【０００８】
本発明は、遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い波長選択性位相変換子を実現すること、及びそれを有する光学系を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の波長選択性位相変換子は、入射光のうち、偏光変換帯域の光の偏光方向を実質的に９０度変換し、該偏光変換帯域とは異なる非偏光変換帯域の光の偏光方向を実質的に変換させずに射出する波長選択性位相変換子であって、
該波長選択性位相変換子が、使用波長帯域全域における長波長化に伴い複屈折量が大きくなる正分散を有する第１の位相子と使用波長帯域全域における長波長化に伴い複屈折量が大きくなる正分散を有する第２の位相子を有しており、
前記第１の位相子の光学軸の方向と前記第２の位相子の光学軸の方向とが、互いに異なることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１の位相子の光学軸の方向と前記第２の位相子の光学軸の方向とが、前記入射光の進行方向に垂直な平面に平行であって、互いに異なることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、使用波長帯域全域内に偏光変換帯域及び非偏光変換帯域がそれぞれ１以上有することを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１又は２の発明において、前記偏光変換帯域と前記非偏光変換帯域は、可視領域内に少なくとも１つずつ存在することを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１の発明において、偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、１つ又は２つの波長帯域を偏光変換帯域とし、該偏光変換帯域以外の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、赤色の波長帯域を偏光変換帯域とし、青色の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、青色の波長帯域を偏光変換帯域とし、赤色の波長帯域を非偏光変換帯域としていることを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれか１項の発明において、前記２以上の位相子のうち、１以上の位相子は、
Δｎ（４００）を波長４００ｎｍにおける複屈折
Δｎ（５５０）を波長５５０ｎｍにおける複屈折
Δｎ（７００）を波長７００ｎｍにおける複屈折とするとき、
【００１７】
【数１】
2005157110.tif 000003
【００１８】
且つ
【００１９】
【数２】
2005157110.tif 000004
【００２０】
の式を満たすことを特徴としている。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項１から７のいずれか１項の発明において、前記２以上の位相子のうち、１以上の位相子は、
Δｎ（４００）を波長４００ｎｍにおける複屈折、
Δｎ（５５０）を波長５５０ｎｍにおける複屈折、
Δｎ（７００）を波長７００ｎｍにおける複屈折とするとき、
【００２２】
【数３】
2005157110.tif 000005
【００２３】
且つ
【００２４】
【数４】
2005157110.tif 000006
【００２５】
の式を満たすことを特徴としている。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項１から９の発明において、偏光した入射光の偏光方向を偏光変換することなく透過する非偏光変換光成分の透過率に対する偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換光成分の透過率の比が、偏光変換帯域でおよそ１００以上、非偏光変換帯域でおよそ０．０１以下であることを特徴としている。
【００２７】
請求項１１の発明は、請求項１から１０の発明において、前記位相子は、構造性複屈折を有する構造体であることを特徴としている。
【００２８】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、前記構造性複屈折を有する構造体は、使用する波長帯域全域において０次回折格子であることを特徴としている。
【００２９】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、格子を周期的に１次元方向に配列した１次元構造からなる格子構造より成ることを特徴としている。
【００３０】
請求項１４の発明は、請求項１３の発明において、Λを前記１次元格子構造の格子周期、
λを使用波長の最短波長
ｎを波長λにおける媒質の屈折率とするとき、
【００３１】
【数５】
2005157110.tif 000007
【００３２】
の式を満たすことを特徴としている。
【００３３】
請求項１５の発明は、請求項１３又は１４の発明において、ＦＦを前記位相子の２つの媒質が交互に規則的に並んだ格子構造において、周期方向における格子周期Λに対する第１媒質の幅の割合で与えられる充填率とするとき、
【００３４】
【数６】
2005157110.tif 000008
【００３５】
の式を満たすことを特徴としている。
【００３６】
請求項１６の発明は、請求項１３又は１４の発明において、ＦＦを前記位相子の２つの媒質が交互に規則的に並んだ格子構造において、周期方向における格子周期Λに対する第１媒質の幅の割合で与えられる充填率とするとき、
【００３７】
【数７】
2005157110.tif 000009
【００３８】
の式を満たすことを特徴としている。
【００３９】
請求項１７の発明は、請求項１１の発明において、前記構造体が使用波長帯域において実質等方性且つ透明な基板上に形成されていることを特徴としている。
【００４０】
請求項１８の発明は、請求項１から１７のいずれか１項の発明において、前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、厚さ方向に隣接し、密着していることを特徴としている。
【００４１】
請求項１９の発明は、請求項１から１８のいずれか１項の発明において、前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、異方性高分子フィルムであることを特徴としている。
【００４２】
請求項２０の発明は、請求項１から１９のいずれか１項の発明において、前記波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、厚さ方向に隣接し、有機溶媒で溶接されていることを特徴としている。
【００４３】
請求項２１の発明は、請求項１から２０のいずれか１項の発明において、前記２以上の位相子の各位相子は、光学軸方向が揃った複数の位相子に分割されて構成されることを特徴としている。
【００４４】
請求項２２の発明は、請求項１から２１のいずれか１項の発明において、前記波長選択性位相変換子の入出射面に反射防止機能を有する構造体を付加したことを特徴としている。
【００４５】
請求項２３の光学系は、請求項１乃至２２いずれか１項に記載の波長選択性位相変換子を光路中に有していることを特徴としている。
【００４６】
請求項２４の発明は、請求項２３の発明において、前記光学系は物体を所定面上に投影する投影光学系であることを特徴としている。
【００４７】
請求項２５の発明は、請求項２４の発明において、前記光学系は反射型液晶表示素子に基づく画像を所定面上に投射する投影光学系であることを特徴としている。
【００４８】
請求項２６の発明の画像表示装置は、複数の画像形成素子と、複数の請求項１乃至２２いずれかに記載の波長選択性位相変換子とを有しており、光源からの光を用いて前記複数の波長選択性位相変換子のうちの１つを介して前記複数の画像形成素子を照明し、該複数の画像形成素子からの光を前記複数の波長選択性位相変換子のうちの別の波長選択性変換子を介して被投影面に投影することを特徴としている。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、複屈折波長分散が波長の長波長化に伴って大きくなる正分散特性を有する位相子を２以上用い、さらに所望の光学特性を得るように該分散を有する２以上の位相子を適切に積層することにより遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低くした波長選択性位相変換子が得られる。
【００５０】
さらに、前記波長選択性位相変換子を例えば反射型液晶投影装置に導入すれば、投影像のコントラストや色純度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
図４は、本発明の波長選択性位相変換子の実施例の要部概略図である。
【００５２】
本実施例の波長選択性位相変換子は、複屈折波長分散（規格化した複屈折量）が波長の長波長化に伴って大きくなるような分散、すなわち正分散を有する複数の位相子を用い、これらの位相子を互いの光学軸の向きが異なるように積層し、これによって所望の光学特性を得ている。ここで、「光学軸の向きが互いに異なる」とは、前述の複数の位相子のうち２つの位相子の光学軸の向きを、入射光の進行方向と垂直な平面と平行であって、互いに異なる向きを向いている状態である。
【００５３】
図４の実施例の波長選択性位相変換子１０は５つの位相子１０１〜１０５をそれらの光学軸の角度を光の進行方向に対して変化させて、積層した構造より成っている。偏光に関する設計値はジョーンズベクトルを用いた偏光状態の解析によって行った。ジョーンズベクトルを用いることにより複屈折を有する位相子における、任意の偏光した入射光に対する射出光の複素振幅を容易に計算できる。ある位相子からの射出光は次に積層した位相子に対して入射光となるため、次に積層した位相子の射出光の複素振幅も続いて計算できる。これを繰り返すことにより積層した全ての位相子を通過した射出光の複素振幅が計算でき、これより特定波長における偏光状態を計算した。波長により材料の屈折率が変化するため、複屈折の波長分散を求める。通常の材料の複屈折波長分散（規格化した複屈折量）は波長の長波長化に伴って小さくなるような分散、すなわち負分散を持つ。本実施例では、複屈折波長分散が正分散であるような複屈折材料として、構造性複屈折を有する構造体および異方性高分子フィルム等を用いている。そして、構造体は使用波長帯域において実質等方性を有し且つ透明な基板上に形成されている。
【００５４】
構造性複屈折を有する構造体については異方性を持つ構造体であれば構造性複屈折を有する。このため本実施例では、構造性複屈折を有する構造体は、１、２、３次元構造体いずれの構造体でも適用できる。ここでは簡単のため、図１に示す１次元格子構造を用いた場合について説明する。図１は、第１媒質１００１（厚さｔ１）と第２媒質１００２（厚さｔ２）の２種類の媒質が交互に規則的に並んだ１次元格子構造１００を示している。即ち、波長選択性位相変換子を構成する個々の位相子は、格子を周期的に１次元方向に配列した１次元格子構造よりなっている。１次元格子構造（以下「格子構造」ともいう）１００は光の回折現象により回折光が発生するが本実施例に用いる場合、この回折光の発生は好ましくない。このため、格子構造においてｍ次数回折光が発生しないｍ次回折格子の格子周期Λの条件は次式となる。
【００５５】
【数８】
2005157110.tif 000010
【００５６】
ただし、ｍ：回折次数
λ：設計波長
ｎ１：第１媒質１００１の波長λにおける屈折率
ｎ２：第２媒質１００２の波長λにおける屈折率
θｉ：入射角度
θｓ：出射角度
である。±１次以上の回折光が発生しない臨界条件はｍ＝１、θｓ＝９０°のときである。格子構造１００において、格子方向に対して平行な方向に沿った方向の屈折率ｎ（ＴＥ）と垂直な方向に沿った方向の屈折率ｎ（ＴＭ）との間に屈折率差が生じ、構造性複屈折となる。
【００５７】
この構造性複屈折は媒質材料および次式で与えられる格子周期Λ、第１媒質１００１の充填率ＦＦに依存する。第１、第２の媒質の厚さをｔ１、ｔ２とすると、
【００５８】
【数９】
2005157110.tif 000011
【００５９】
【数１０】
2005157110.tif 000012
【００６０】
となる。
【００６１】
本実施例は、構造性複屈折を有する構造体は、使用する波長帯域全域において０次回折格子である。
【００６２】
又、格子構造１００の厚さをｄとすると、格子構造１００を透過する光は構造性複屈折によって格子方向に対する平行方向と垂直方向の電磁界成分に位相差が生じる。この位相差により射出光の偏光が変換される。この位相差Γは次式で与えられる。
【００６３】
【数１１】
2005157110.tif 000013
【００６４】
ただし、Δｎは複屈折であり、
Δｎ＝ｎ（ＴＥ）−ｎ（ＴＭ）
である。また、（４）式中のΔｎ・ｄをリターデーションと呼ぶ。
【００６５】
特に、
Λを前記１次元格子構造の格子周期、
λａを使用波長の最短波長
ｎを波長λａにおける媒質の屈折率とするとき、
【００６６】
【数１２】
2005157110.tif 000014
【００６７】
の式を満たすことを特徴としている。
【００６８】
又、充填率ＦＦが
【００６９】
【数１３】
2005157110.tif 000015
【００７０】
を満足するようにしている。
【００７１】
特に、
【００７２】
【数１４】
2005157110.tif 000016
【００７３】
を満足するように性能向上を図っている。
【００７４】
又、２以上の位相子のうち、１以上の位相子は、
Δｎ（４００）を波長４００ｎｍにおける複屈折
Δｎ（５５０）を波長５５０ｎｍにおける複屈折
Δｎ（７００）を波長７００ｎｍにおける複屈折とするとき、
【００７５】
【数１５】
2005157110.tif 000017
【００７６】
且つ
【００７７】
【数１６】
2005157110.tif 000018
【００７８】
の式を満たすようにしている。
【００７９】
この他、
【００８０】
【数１７】
2005157110.tif 000019
【００８１】
且つ
【００８２】
【数１８】
2005157110.tif 000020
【００８３】
の式を満たすことにより、良好なる光学性能を得ている。
【００８４】
格子構造１００の複屈折波長分散は厳密結合波解析の解析結果を用いて求めることができる。各実施例では、厳密結合波解析結果を次式のような分散式を用いてカーブフィッティングした。
【００８５】
【数１９】
2005157110.tif 000021
【００８６】
図２は格子構造１００において第１媒質１００１はＴｉＯ２、第２媒質１００２は空気とし、格子周期Λを１４０ｎｍとして充填率ＦＦを０．２、０．４、０．６、０．７、０．８と変化させ、計算した波長５５０ｎｍの複屈折で規格化した複屈折波長分散を示す図である。比較として異方性高分子フィルムであるポリカーボネート（ＰＣ）位相子の代表として株式会社日東電工社製商品名ＮＲＺの複屈折波長分散を同時に示す。
【００８７】
格子構造の複屈折波長分散は充填率ＦＦの増加に従い、波長の長波長化に伴って小さくなる負分散から長波長化に伴って大きくなる正分散に変化することがわかる。これより、構造の変数である充填率ＦＦを変化させるだけで複屈折波長分散が選択可能であることがわかる。この格子構造の材料、周期の条件では充填率ＦＦが０．７以上で正分散となる。
【００８８】
格子構造の材料を変えると複屈折波長分散が正分散となる周期、充填率の条件も変わることは明らかである。これに対し、ポリカーボネートに代表される通常の異方性高分子フィルム材料の複屈折波長分散は通常、負分散を示す。
【００８９】
波長選択性位相変換子において構成される位相子が異方性高分子フィルムに対して構造性複屈折を有する格子構造であることの利点は以下のことが挙げられる。
（Ａ１）材料自体の光弾性定数、線膨張係数が小さい
（Ｂ１）複屈折が非常に大きい
（Ｃ１）特定材料に対して格子周期Λ、充填率ＦＦを適当に選択することにより複屈折波長分散を任意に且つ容易に選択することが可能である
（Ａ１）の特徴については構造性複屈折を利用することにより材料の物理的性質上、熱、湿度、紫外線等の耐環境性に優れた材料である等方性誘電体材料等を利用することが可能となり、この結果、波長選択性位相変換子の耐環境性、耐久性が向上する。さらに波長選択性位相変換子を導入した装置、システムも耐環境性や耐久性の向上が可能となる。
【００９０】
（Ｂ１）の特徴については格子構造は媒質内の自由電子の振動方向を空間的に制限するため、異方性高分子フィルムと比較して複屈折が非常に大きい。（４）式より特定波長λに対して偏光状態を表す位相差Γは複屈折Δｎと厚さｄの積であるため、特定位相差を得るために必要な厚さが大幅に低減し、波長選択性位相変換子の大幅な小型化、薄型化が可能となる。この結果、斜入射に対する収差の発生を抑えることが可能となり、さらに光学システムに波長選択性位相変換子１０を導入する場合においても装置、システム全体の小型化、軽量化、レイアウトの容易さ等、波長選択性位相変換子１０の小型化のメリットは多い。
【００９１】
（Ｃ１）の特徴については格子構造による構造性複屈折は構造を変化させるだけで容易に且つ任意に複屈折波長分散特性を選択することができる。特に構造の形状を所望の光学特性を得るように調整することにより遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い波長選択性位相変換子１０を実現することができる。
【００９２】
異方性高分子フィルムについては特許第３３２５５６０号公報に記載されているように、特定の条件を満たす２種類のモノマーを重合させることにより複屈折波長分散が正分散となる異方性高分子フィルムが実現すると記載されている。
【００９３】
図３は特許第３３２５５６０号公報に記載されている実施形態のうち実施形態３、５、９、１０の特性についてフィッティングし、波長５５０ｎｍの複屈折で規格化した複屈折波長分散を示す図である。比較として異方性高分子フィルムであるポリカーボネート（ＰＣ）位相子の代表として株式会社日東電工社製商品名ＮＲＺの複屈折波長分散を同時に示す。モノマーの材料、重合割合等を変化させることにより複屈折波長分散が様々な正分散を有する異方性高分子フィルムを実現することができる。
【００９４】
波長選択性位相変換子において構成される位相子が異方性高分子フィルムであることの利点は以下のことが挙げられる。
（Ａ２）商業上入手しやすい
（Ｂ２）複屈折が小さい
（Ｃ２）様々な正の複屈折波長分散を有する異方性高分子フィルムを選択することができる
（Ａ２）の特徴については株式会社帝人社製商品名ピュアエースＷＲのように複屈折波長分散が正分散を有する異方性高分子フィルムが市販されている。
【００９５】
（Ｂ２）の特徴については格子構造と光学的に異なる点である。複屈折が小さいことは積層した層間の界面反射が小さいことになり、結果として波長選択性位相変換子の全透過率が向上する。
【００９６】
（Ｃ２）の特徴については構造性複屈折と同様に、図３のように様々な正分散の複屈折波長分散を有する異方性高分子フィルムを任意に選択することができる。特に所望の光学特性を得るように調整することにより遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い波長選択性位相変換子を実現することができる。
【実施例１】
【００９７】
図４は本発明の波長選択性位相変換子１０の実施例１の基本構造を示す概略図である。位相子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５が光学軸の角度を変化させて厚さ方向（光の通過方向）に対して積層した構造である。波長選択性位相変換子１０を構成する個々の位相子１０１〜１０５は、厚さ方向に隣接し、有機溶媒で溶接されている。図５は個々の位相子１０６〜１１０を図１に示した１次元周期格子構造とした波長選択性位相変換子１１を概念的に説明するための図である。
【００９８】
波長選択性位相変換子１１は個々の格子構造１０６、１０７、１０８、１０９、１１０が、格子角度をそれぞれφ１０６、φ１０７、φ１０８、φ１０９、φ１１０として、格子の高さ方向に積層した構造である。
【００９９】
格子角度とは偏光した入射光の偏光方向に対して半時計まわりの１次元格子構造の格子方向の角度のことである。
【０１００】
この格子角度が光学軸の角度になる。格子角度を逆に偏光した入射光の偏光方向に対して時計まわりの方向にしても対称となるため、同一の結果となることは明らかである。図４，５では層数を５層として表示しているが、この層数は２層以上の任意の層数で構成される。本実施例では、偏光した可視帯領域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、１つ又は２つの波長帯域を偏光変換帯域とし、該偏光変換帯域以外の波長帯域を非偏光変換帯域としている。具体的には、可視光帯域の偏光した入射光に対して赤波長帯域の入射光の偏光方向を９０°変換して透過し、青波長帯域の入射光の偏光方向を変換させる。即ち、偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、赤色の波長帯域を偏光変換帯域とし、青色の波長帯域を非偏光変換帯域としている。この波長選択性位相変換子ＲＢについて検討の結果、表１の設計１の結果を得た。
【０１０１】
格子構造の層数は１１、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは９５０ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる０．７であり、格子角度は表のとおりである。
【０１０２】
図６は実施例１の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性である。同時に比較設計として格子角度は表１の設計１と同様で、複屈折波長分散がポリカーボネートによる光学特性も示す。同時に示すように使用波長帯全域内に偏光変換帯域及び非偏光変換帯域がそれぞれ１以上有するように設定している。
【０１０３】
異方性高分子フィルムであるポリカーボネートと比較すると、偏光変換光成分または非偏光変換光成分が偏光変換帯域Ｈｒから非偏光変換帯域Ｈｂまたは非偏光変換帯域Ｈｂから偏光変換帯域Ｈｒへ遷移する遷移帯域幅Ｈｒｂが大幅に低減していることが確認できる。
【０１０４】
また、非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分ｔ偏の透過率の比
（ｔ偏／ｔ非）は格子構造とポリカーボネート共に青波長帯域全域（４００〜５００ｎｍ）でおよそ１／１０５、赤波長帯域全域（６００〜７００ｎｍ）でおよそ１０２となっている。
【０１０５】
即ち、偏光した入射光の偏光方向を偏光変換することなく透過する非偏光変換光成分の透過率に対する偏光した入射光の偏光方向を９０°変換して透過する偏光変換光成分の透過率の比が、偏光変換帯域でおよそ１００以上、非偏光変換帯域でおよそ０．０１以下となるようにしている。
【０１０６】
光学特性は位相子の層数に依存し、層数が多くなれば光学特性が向上する設計も可能となる。層数を固定し、格子角度を変化させて波長選択位相子ＲＢを設計すると遷移帯域幅Ｈｒｂと非偏光変換光成分の透過率ｔ非と偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比(ｔ偏/ｔ非)はトレードオフの関係にある。このため、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域Ｈｒで低減且つ非偏光変換帯域Ｈｂで増加することを許容することにより、遷移帯域幅Ｈｒｂをさらに狭くする設計も可能である。実施例１では格子構造がポリカーボネートと比較して、遷移帯域幅Ｈａｂを低減する設計であるが、逆に遷移帯域幅Ｈａｂを固定した場合には、ポリカーボネートと比較すると非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比が偏光変換帯域Ｈｒで増加且つ非偏光変換帯域Ｈｂで低減した光学特性を得ることができる。
【実施例２】
【０１０７】
実施例２は可視光帯域の偏光した入射光に対して緑波長帯域の入射光の偏光方向を９０°回転させて透過し、青、赤波長帯域の入射光の偏光方向を変換させず透過する波長選択性位相変換子ＧＭを検討し、その結果、表１の設計２の結果を得た。
【０１０８】
格子構造の層数は１１、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは１９００ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる０．８であり、格子角度は表のとおりである。
【０１０９】
図７は実施例２の波長選択性位相変換子ＧＭの光学特性である。同時に比較設計として格子角度は表１の設計３、複屈折波長分散がポリカーボネートによる光学特性も示す。配向角度が光学軸の角度になる。非偏光変換光成分の透過率ｔ非と偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）は格子構造と異方性高分子フィルム共に青波長帯域Ｈｂ（４００〜５００ｎｍ）と赤帯域全域Ｈｒ（６００〜７００ｎｍ）でおよそ１／１０５、緑波長帯域全域（Ｈｇ５００〜６００ｎｍ）でおよそ１０２となっている。遷移波長幅において、ポリカーボネートは青波長帯域と緑波長帯域との遷移帯域幅と比べて、緑波長帯域と赤波長帯域の遷移帯域幅が広くなっている。これは複屈折波長分散が負分散であるためである。それに対して、格子構造はポリカーボネートと比較すると青波長帯域と緑波長帯域との遷移帯域幅Ｈｂｇはほぼ同等の設計であるが緑波長帯域と赤波長帯域の遷移帯域幅Ｈｇｒは大幅に低減しており、両遷移帯域幅をほぼ等しくすることができる。
【実施例３】
【０１１０】
実施例３は図４における位相子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５を複屈折波長分散が正分散を有する異方性高分子フィルムとした波長選択性位相変換子である。図８は実施例３の波長選択性位相変換子１２を概念的に説明するための図である。波長選択性位相変換子１２は異方性高分子フィルム１１１、１１２、１１３、１１４、１１５が、配向角度をそれぞれφ１１１、φ１１２、φ１１３、φ１１４、φ１１５として、積層した構造である。配向角度とは偏光した入射光の偏光方向に対して半時計まわりの光学軸の角度のことである。実施例１と同じく、可視光帯域の偏光した入射光に対して赤波長帯域の入射光の偏光方向を９０°変換させて透過し、青波長帯域の入射光の偏光方向を変換させずに透過する波長選択性位相変換子ＲＢを検討し、その結果、表１の設計４の結果を得た。異方性高分子フィルムの層数は１１、材料は個々の異方性高分子フィルムにおいてすべて等しく、複屈折波長分散は特許第３３２５５６０号公報の実施形態３（図３）の特性を用い、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは９４０ｎｍ、配向角度は表のとおり実施例１の格子角度と同じである。図９は前記第３実施形態の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性である。非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比
（ｔ偏／ｔ非）は青波長帯域全域（４００〜５００ｎｍ）でおよそ１／１０５、赤波長帯域全域（６００〜７００ｎｍ）でおよそ１０２と実施例１と同等、遷移帯域幅Ｈｂｒも実施例１とおよそ同等であることがわかる。
【０１１１】
これは層数、格子（配向）角度、位相子のリターデーションΔｎ・ｄが等しいだけでなく、実施例１の構造性複屈折を有する格子構造と特許第３３２５５６０号公報の第３実施形態の異方性高分子フィルムの複屈折波長分散がおよそ同等の特性を持つためである。このため、構造性複屈折を有する構造体と異方性高分子フィルムのいずれの位相子を選択しても波長選択性位相変換子は同等な光学特性となり、使用する装置、システムの仕様に応じて適した位相子を使用し、波長選択性位相変換子を実現することが可能となる。
【実施例４】
【０１１２】
波長選択性位相変換子の光学特性は位相子の層数に依存する。層数が多くなればより優れた光学特性が得られる設計も可能になるが、製作、コスト等を考慮すると好ましくない。このため、光学特性と層数との関係は妥協する必要がある。実施例４は実施例１、３と同じく、可視光帯域の偏光した入射光に対して赤波長帯域（６００〜７００）の入射光の偏光方向を９０°変換させて透過し、青波長帯域（４００〜５００ｎｍ）の入射光の偏光方向を変換させずに透過させる波長選択性位相変換子ＲＢを検討し、その結果、表１の設計５の結果を得た。位相子として構造性複屈折を有する格子構造とし、格子構造の層数は５、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは９５０ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる０．７であり、格子角度は表のとおりである。図１０は実施例４の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性である。非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）は青波長帯域全域（４００〜５００ｎｍ）でおよそ１／１０３、赤波長帯域全域（６００〜７００ｎｍ）でおよそ１０２と１１層積層した実施例１と比較して青波長帯域では増加しており、遷移帯域幅も広がっている。その一方、層数が５層と低減しているため、製作、コスト等の点においての利点を有する。
【実施例５】
【０１１３】
波長選択性位相変換子の光学特性における波長帯域は個々の位相子のリターデーションΔｎ・ｄに依存する。リターデ−ションは位相子の格子厚さｄにより線形に変化し、これより波長帯域を調整することが可能である。さらに偏光変換帯域幅と非偏光変換帯域幅の比であるデュ−ティー比を変化させることにより使用する波長帯域、波長帯域幅を任意に設計することが可能となる。実施例５は可視光帯域の偏光した入射光に対して赤波長帯域（６００〜７００ｎｍ）の入射光の偏光方向を９０°変換させて透過し、シアン（青＋緑）波長帯域（４００〜６００ｎｍ）の入射光の偏光方向を変換させず透過する波長選択性位相変換子ＲＣを検討し、その結果、表１の設計６の結果を得た。位相子として構造性複屈折を有する格子構造とし、格子構造の層数は７、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは９６０ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる０．７であり、格子角度は表のとおりである。図１１は実施例５の波長選択性位相変換子ＲＣの光学特性である。非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）はシアン波長帯域全域でおよそ１／１０３、赤波長帯域全域でおよそ１０２となっている。このように個々の位相子の厚さとデュ−ティー比を適切に選択することにより同様に可視光帯域に対して任意の波長帯域に応用可能である。
【実施例６】
【０１１４】
実施例６は可視光帯域の偏光した入射光に対して青波長帯域（４００〜５００ｎｍ）の入射光の偏光方向を９０°変換させて透過し、赤波長帯域（６００〜７００ｎｍ）の入射光の偏光方向を変換させずに透過させている。即ち、偏光した可視帯域の入射光に対して、赤色、緑色、青色の３つの波長帯域のうち、青色の波長帯域を偏光変換帯域とし、赤色の波長帯域を非偏光変換帯域としている。この波長選択性位相変換子ＢＲを検討し、その結果、表１の設計７の結果を得た。位相子として構造性複屈折を有する格子構造とし、格子構造の層数は９、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは１２３０ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる構造であり、格子角度は表のとおりである。
【０１１５】
図１２は実施例６の波長選択性位相変換子ＢＲの光学特性である。非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）は青波長帯域全域でおよそ１０２、赤波長帯域全域でおよそ１／１０４となっている。実施例１と赤、青波長帯域における偏光状態が逆になっている特性であっても、良好に設計可能である。これを応用することにより、実施例２〜５についても偏光状態を逆にする設計も可能である。
【実施例７】
【０１１６】
実施例７は実施例６と同様に可視光帯域の偏光した入射光に対して青波長帯域（４００〜５００ｎｍ）の入射光の偏光方向を９０°変換させて透過し、赤波長帯域（６００〜７００ｎｍ）の入射光の偏光方向を変換させずに透過させる波長選択性位相変換子ＢＲを検討し、その結果、表１の設計８の結果を得た。位相子として構造性複屈折を有する格子構造とし、格子構造の層数は９、材料、格子周期Λ、充填率ＦＦ、厚さｄは個々の格子構造においてすべて等しく、第１媒質をＡｌ２Ｏ３に変え、波長５５０ｎｍのリターデーションΔｎ・ｄは１２３０ｎｍ、充填率ＦＦは正分散となる構造であり、格子角度は表のとおりである。図１３は実施例７の選択性位相変換子ＢＲの光学特性である。図１２とほぼ同等で、非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比
（ｔ偏／ｔ非）は青波長帯域全域でおよそ１０２、赤波長帯域全域でおよそ１／１０４となっている。格子構造の材料を変えても、複屈折波長分散、リターデーションがおよそ同等であれば、同等の光学特性が得られることになる。材料をＴｉＯ２と比較して屈折率の小さいＡｌ２Ｏ３に変えることにより、入出射面における表面反射や格子構造の個々の層間における反射を低減することが可能となる。実施例１、２又は実施例４〜７において個々の格子構造の第２媒質を空気としているが、その必要はなく、任意の材料を用いることができる。同様に、実施例３においては個々の異方性高分子フィルムとして第３３２５５６０号公報の第３実施形態の異方性高分子フィルムを用いたが、その必要はなく、重合させるモノマーの材料や割合が異なった異方性高分子フィルムであってもかなわない。
【０１１７】
実施例１〜７による波長選択性位相変換子において、個々の構造体は実際に製作を考慮して使用波長帯域において実質等方性且つ透明な基板上に形成されていることは特に問題は生じない。該基板は通過する光の偏光状態に影響を与えないためである。これより個々の構造体を基板上に形成し、基板ごと積層することができる。
【０１１８】
また、実施例１〜７による波長選択性位相変換子において、厚さ方向に隣接した位相子が密着することにより個々の位相子と空気との界面の屈折率差が低減するため、該界面によって生じる反射を低減することが可能となり、波長選択性位相変換子の素子全体の透過率が向上する。位相子が異方性高分子フィルムである場合、個々のフィルムを接着剤を用いて積層することも１つの方法であるが、この方法はフィルムと接着剤との界面反射を生じる。また、接着剤の厚さの不均一により波面の劣化を招く。これに対して、有機溶媒を用いて化学的に溶接する方法がある。これは使用フィルムの溶解度パラメータ（ＳＰ値）と近いＳＰ値を持つ有機溶媒、言い換えると一般に前記フィルムの化学構造と似た有機溶媒を用いて溶接する方法である。この際、リターデーションに影響を与えない溶媒を用いなければならないことに注意する。
【０１１９】
実施例１〜７による波長選択性位相変換子において、製作上、個々の位相子のリターデーションが設計値と比較して不足してしまう場合、個々の位相子をさらに複数層に分けることが可能である。例えば個々の位相子のリターデーションの半分のリターデーションを持つ位相子を格子（配向）角度を等しく２層積層することにより１つの位相子と同等の動作をする。何層に分けてもかまわないが、層間の界面数が増加し、界面反射が増加することが懸念されるため、少ないほうが好ましい。これを応用することにより、実施例１〜７による個々の位相子を現在製作可能な位相子により実現可能である。
【０１２０】
実施例１〜７による波長選択性位相変換子において、入出射面に反射防止機能を設けることにより素子表面における反射を低減することが可能となる。例を挙げると、波長選択性位相変換子における入出射面の位相子（図４の位相子１０１又は位相子１０５）に対して、光学的に等方性且つ等価的に連続的あるいは階段状の屈折率分布を持つ微細周期構造層を設ける方法や、入出射面の位相子の屈折率ｎ（ＴＥ）とｎ（ＴＭ）の中間の屈折率を持つ等方性媒質を該格子構造の入出射面に設け、その等方性媒質に対して使用波長において機能する多層膜反射防止層膜等を積層すること等により反射防止機能を設けることが可能となる。これより、波長選択性位相変換子の入出射面における表面反射を低減することが可能となる。
【実施例８】
【０１２１】
図１４は実施例１〜７のうちの１つの波長選択性位相変換子を用いた反射型液晶投影装置のシステムを示す概略図である。光源２００からの白色光はコリメータレンズ２０１により略平行光にされ、ＰＳ変換子２０２によりＳ偏光に偏光方向がそろえられ出射する。このＳ偏光の白色光が波長選択性位相変換子１３により緑波長帯域の光がＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２０３０を透過し、マゼンタ（青＋赤）波長帯域の光はＳ偏光のまま変換させずに、偏光ビームスプリッタ２０３０を反射し、空間的に分離される。
【０１２２】
緑波長帯域の光はさらに偏光ビームスプリッタ２０３１を透過し、反射型変調パネル（緑）２０４に入射し、画像情報に基づいて変調され、Ｓ偏光に変換されて反射し、偏光ビームスプリッタ２０３１を反射、半波長板２０７によりＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２０３３を透過して投影光学系２０８により射出される。
【０１２３】
一方、偏光ビームスプリッタ２０３０を反射したＳ偏光のマゼンタ（青＋赤）波長帯域の光は波長選択性位相変換子１４により赤波長帯域の光がＰ偏光に変換され、青波長帯域の光が変換されずにＳ偏光のまま維持される。Ｓ偏光の青波長帯域の光は偏光ビームスプリッタ２０３２を反射し、反射型変調パネル（青）２０５に入射し、画像情報に基づいて変調され、Ｐ偏光に変換されて反射し、偏光ビームスプリッタ２０３２を透過し、波長選択性位相変換子１５により、Ｓ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２０３３を反射して投影光学系２０８により射出される。
【０１２４】
Ｐ偏光の赤波長帯域の光は偏光ビームスプリッタ２０３２を透過し、反射型変調パネル（赤）２０６に入射し、画像情報に基づいて変調され、Ｓ偏光に変換されて反射し、偏光ビームスプリッタ２０３２を反射し、波長選択性位相変換子１５により、Ｓ偏光のまま維持され、偏光ビームスプリッタ２０３３を反射して投影光学系２０８により射出される。このシステム構成は一例であり、偏光を制御する帯域や各光学素子を変化させることにより様々な光学システムの構成が可能となる。
【０１２５】
例えば、波長選択性位相変換子１３を除き、偏光ビームスプリッタ２０３０を緑を透過し、赤と青を反射するダイクロイックミラー（或いはプリズム）に置き換えても構わない。また、偏光ビームスプリッタ２０３３と投影光学系２０８との間に、緑色の波長領域（偏光変換領域）の光の偏光方向を９０度回転し、赤、青色の波長領域（非偏光変換領域）の光の偏光方向を変化させない波長選択性位相変換子、或いは赤、青色の波長領域の光の偏光方向を９０度回転し、緑色の波長領域の光の偏光方向を変化させない波長選択性位相変換子を配置した上で、その波長選択性位相変換子と投影光学系との間に所定の偏光方向の光のみを透過させる偏光子を配置しても構わない。
【０１２６】
また、波長選択性位相変換子１４及び／又は波長選択性位相変換子１５に入射する光の９５％以上、より好ましくは９９％以上が、波長選択性位相変換子１４及び／又は波長選択性位相変換子１５の変換変換領域及び非偏光変換領域の光であることが望ましい。
【０１２７】
また、反射型変調パネルは、好ましくは反射型液晶パネルであることが好ましいが、この限りではなく、ＤＭＤ等の反射型画像形成素子を用いても構わない。
【０１２８】
実施例１〜７の遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率に対する偏光変換光成分の透過率の比が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い波長選択性位相変換子を反射型液晶投影装置に導入することにより、コントラストや色純度が向上することが可能となる。
【０１２９】
以上のように本発明の波長選択性位相格子は、複数の位相子を互いの光学軸が異なるように積層させて構成するとき、複屈折波長分散が波長の長波長化に伴って大きくなる正分散を有する位相子を２以上用いることにより遷移帯域幅が狭く、非偏光変換光成分の透過率ｔ非に対する偏光変換光成分の透過率ｔ偏の比（ｔ偏／ｔ非）が偏光変換帯域で高く、非偏光変換帯域で低い光学性能を得ている。前記波長選択性位相変換子を反射型液晶投影装置に導入することにより、コントラストや色純度を向上した画像を容易に得ている。
【０１３０】
【表１】
2005157110.tif 000022
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】１次元格子構造と構造性複屈折の関係を示す説明図である。
【図２】波長５５０ｎｍの複屈折で規格化し、ポリカーボネートと比較した１次元格子構造の構造性複屈折の波長分散を示す説明図である。
【図３】特許第３３２５５６０号公報に記載されている実施形態のうち実施形態３、５、９、１０の波長５５０ｎｍの複屈折で規格化し、ポリカーボネートと比較した異方性高分子フィルムの波長分散を示す説明図である。
【図４】波長選択性位相変換子の基本構造を示す概略図である。
【図５】１次元格子構造による位相子を積層した波長選択性位相変換子を説明するための概念図である。
【図６】実施例１の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性を示す説明図である。
【図７】実施例２の波長選択性位相変換子ＧＭの光学特性を示す説明図である。
【図８】異方性高分子フィルムによる位相子を積層した波長選択性位相変換子を説明するための概念図である。
【図９】実施例３の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性を示す説明図である。
【図１０】実施例４の波長選択性位相変換子ＲＢの光学特性を示す説明図である。
【図１１】実施例５の波長選択性位相変換子ＲＣの光学特性を示す説明図である。
【図１２】実施例６の波長選択性位相変換子ＢＲの光学特性を示す図である。
【図１３】実施例７の波長選択性位相変換子ＢＲの光学特性を示す図である。
【図１４】実施例８の反射型液晶投影装置のシステムを示す概略図である。
【符号の説明】
【０１３２】
10、11、12、13、14、15        波長選択性位相変換子
100、106、107、108、109、110  次元格子構造
101、102、103、104、105       位相子
111、112、113、114、115       異方性高分子フィルム
１００１                      第１媒質
１００２                      第２媒質
２００                        光源
２０１                        コリメータレンズ
２０２                        ＰＳ変換子
2030、2031、2032、2033        偏光ビームスプリッタ
２０４                        反射型変調パネル（緑）
２０５                        反射型変調パネル（青）
２０６                        反射型変調パネル（赤）
２０７                        半波長板
２０８                        投影光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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